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    整理归纳五大常见的MySQL高可用方案

    长期闲置长期闲置2022-05-31 20:56:37转载699
    本篇文章给大家带来了关于mysql的相关知识,其中主要介绍了关于常见的高可用方案的相关问题,这里只讨论常用高可用方案的优缺点以及高可用方案的选型,下面一起来看一下,希望对大家有帮助。

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    1. 概述

    我们在考虑MySQL数据库的高可用的架构时,主要要考虑如下几方面:

    关于对高可用的分级在这里我们不做详细的讨论,这里只讨论常用高可用方案的优缺点以及高可用方案的选型。

    2. 高可用方案

    2.1. 主从或主主半同步复制

    使用双节点数据库,搭建单向或者双向的半同步复制。在5.7以后的版本中,由于lossless replication、logical多线程复制等一些列新特性的引入,使得MySQL原生半同步复制更加可靠。

    常见架构如下:
    在这里插入图片描述
    通常会和proxy、keepalived等第三方软件同时使用,即可以用来监控数据库的健康,又可以执行一系列管理命令。如果主库发生故障,切换到备库后仍然可以继续使用数据库。

    优点:

    缺点:

    2.2. 半同步复制优化

    半同步复制机制是可靠的。如果半同步复制一直是生效的,那么便可以认为数据是一致的。但是由于网络波动等一些客观原因,导致半同步复制发生超时而切换为异步复制,那么这时便不能保证数据的一致性。所以尽可能的保证半同步复制,便可提高数据的一致性。

    该方案同样使用双节点架构,但是在原有半同复制的基础上做了功能上的优化,使半同步复制的机制变得更加可靠。

    可参考的优化方案如下:

    2.2.1. 双通道复制

    在这里插入图片描述
    半同步复制由于发生超时后,复制断开,当再次建立起复制时,同时建立两条通道,其中一条半同步复制通道从当前位置开始复制,保证从机知道当前主机执行的进度。另外一条异步复制通道开始追补从机落后的数据。当异步复制通道追赶到半同步复制的起始位置时,恢复半同步复制。

    2.2.2. binlog文件服务器

    2.2.2. binlog文件服务器

    搭建两条半同步复制通道,其中连接文件服务器的半同步通道正常情况下不启用,当主从的半同步复制发生网络问题退化后,启动与文件服务器的半同步复制通道。当主从半同步复制恢复后,关闭与文件服务器的半同步复制通道。

    优点:

    双节点,需求资源少,部署简单;
    架构简单,没有选主的问题,直接切换即可;
    相比于原生复制,优化后的半同步复制更能保证数据的一致性。

    缺点:

    需要修改内核源码或者使用mysql通信协议。需要对源码有一定的了解,并能做一定程度的二次开发。
    依旧依赖于半同步复制,没有从根本上解决数据一致性问题。

    2.3. 高可用架构优化

    将双节点数据库扩展到多节点数据库,或者多节点数据库集群。可以根据自己的需要选择一主两从、一主多从或者多主多从的集群。

    由于半同步复制,存在接收到一个从机的成功应答即认为半同步复制成功的特性,所以多从半同步复制的可靠性要优于单从半同步复制的可靠性。并且多节点同时宕机的几率也要小于单节点宕机的几率,所以多节点架构在一定程度上可以认为高可用性是好于双节点架构。

    但是由于数据库数量较多,所以需要数据库管理软件来保证数据库的可维护性。可以选择MMM、MHA或者各个版本的proxy等等。常见方案如下:

    2.3.1. MHA+多节点集群

    在这里插入图片描述
    MHA Manager会定时探测集群中的master节点,当master出现故障时,它可以自动将最新数据的slave提升为新的master,然后将所有其他的slave重新指向新的master,整个故障转移过程对应用程序完全透明。

    MHA Node运行在每台MySQL服务器上,主要作用是切换时处理二进制日志,确保切换尽量少丢数据。

    MHA也可以扩展到如下的多节点集群:
    在这里插入图片描述
    优点:

    可以进行故障的自动检测和转移;
    可扩展性较好,可以根据需要扩展MySQL的节点数量和结构;
    相比于双节点的MySQL复制,三节点/多节点的MySQL发生不可用的概率更低

    缺点:

    至少需要三节点,相对于双节点需要更多的资源;
    逻辑较为复杂,发生故障后排查问题,定位问题更加困难;
    数据一致性仍然靠原生半同步复制保证,仍然存在数据不一致的风险;
    可能因为网络分区发生脑裂现象;

    2.3.2. zookeeper+proxy

    Zookeeper使用分布式算法保证集群数据的一致性,使用zookeeper可以有效的保证proxy的高可用性,可以较好的避免网络分区现象的产生。

    在这里插入图片描述

    优点:

    较好的保证了整个系统的高可用性,包括proxy、MySQL;
    扩展性较好,可以扩展为大规模集群;

    缺点:

    数据一致性仍然依赖于原生的mysql半同步复制;
    引入zk,整个系统的逻辑变得更加复杂;

    2.4. 共享存储

    共享存储实现了数据库服务器和存储设备的解耦,不同数据库之间的数据同步不再依赖于MySQL的原生复制功能,而是通过磁盘数据同步的手段,来保证数据的一致性。

    2.4.1. SAN共享储存

    SAN的概念是允许存储设备和处理器(服务器)之间建立直接的高速网络(与LAN相比)连接,通过这种连接实现数据的集中式存储。常用架构如下:

    在这里插入图片描述
    使用共享存储时,MySQL服务器能够正常挂载文件系统并操作,如果主库发生宕机,备库可以挂载相同的文件系统,保证主库和备库使用相同的数据。

    优点:

    两节点即可,部署简单,切换逻辑简单;
    很好的保证数据的强一致性;
    不会因为MySQL的逻辑错误发生数据不一致的情况;

    缺点:

    需要考虑共享存储的高可用;
    价格昂贵;

    2.4.2. DRBD磁盘复制

    DRBD是一种基于软件、基于网络的块复制存储解决方案,主要用于对服务器之间的磁盘、分区、逻辑卷等进行数据镜像,当用户将数据写入本地磁盘时,还会将数据发送到网络中另一台主机的磁盘上,这样的本地主机(主节点)与远程主机(备节点)的数据就可以保证实时同步。常用架构如下:
    在这里插入图片描述

    当本地主机出现问题,远程主机上还保留着一份相同的数据,可以继续使用,保证了数据的安全。

    DRBD是linux内核模块实现的快级别的同步复制技术,可以与SAN达到相同的共享存储效果。

    优点:

    两节点即可,部署简单,切换逻辑简单;
    相比于SAN储存网络,价格低廉;
    保证数据的强一致性;

    缺点:

    对io性能影响较大;
    从库不提供读操作;

    2.5. 分布式协议

    分布式协议可以很好解决数据一致性问题。比较常见的方案如下:

    2.5.1. MySQL cluster

    MySQL cluster是官方集群的部署方案,通过使用NDB存储引擎实时备份冗余数据,实现数据库的高可用性和数据一致性。
    在这里插入图片描述

    优点:

    全部使用官方组件,不依赖于第三方软件;
    可以实现数据的强一致性;

    缺点:

    国内使用的较少;
    配置较复杂,需要使用NDB储存引擎,与MySQL常规引擎存在一定差异;
    至少三节点;

    2.5.2. Galera

    基于Galera的MySQL高可用集群, 是多主数据同步的MySQL集群解决方案,使用简单,没有单点故障,可用性高。常见架构如下:

    在这里插入图片描述

    优点:

    多主写入,无延迟复制,能保证数据强一致性;
    有成熟的社区,有互联网公司在大规模的使用;
    自动故障转移,自动添加、剔除节点;

    缺点:

    需要为原生MySQL节点打wsrep补丁
    只支持innodb储存引擎
    至少三节点;

    2.5.3. POAXS

    Paxos 算法解决的问题是一个分布式系统如何就某个值(决议)达成一致。这个算法被认为是同类算法中最有效的。Paxos与MySQL相结合可以实现在分布式的MySQL数据的强一致性。常见架构如下:

    在这里插入图片描述
    优点:

    多主写入,无延迟复制,能保证数据强一致性;
    有成熟理论基础;
    自动故障转移,自动添加、剔除节点;

    缺点:

    只支持innodb储存引擎
    至少三节点;

    3. 总结

    随着人们对数据一致性的要求不断的提高,越来越多的方法被尝试用来解决分布式数据一致性的问题,如MySQL自身的优化、MySQL集群架构的优化、Paxos、Raft、2PC算法的引入等等。

    而使用分布式算法用来解决MySQL数据库数据一致性的问题的方法,也越来越被人们所接受,一系列成熟的产品如PhxSQL、MariaDB Galera Cluster、Percona XtraDB Cluster等越来越多的被大规模使用。

    随着官方MySQL Group Replication的GA,使用分布式协议来解决数据一致性问题已经成为了主流的方向。期望越来越多优秀的解决方案被提出,MySQL高可用问题可以被更好的解决。

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    以上就是整理归纳五大常见的MySQL高可用方案的详细内容,更多请关注php中文网其它相关文章!

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